基于模拟退火算法的能耗均衡多跳路由方案

针对传感器网络聚类间能耗负载不均衡和传统拓扑方案连通冗余度过高等问题,提出一种基于模拟退火算法的聚类间的多跳路由方案。在聚类首领至基站的路由选择上,改变传统的一跳路由至多跳路由,基于首领节点的度约束和能耗代价,为每一个首领节点均衡地选择下一跳路由,避免“能量热点”问题。实验结果表明,与LEACH、EECS协议相比,该方案所获拓扑能均衡各聚类的能耗负载,降低网络整体功耗,延长传感器网络的生命周期。     

EECS:一种无线传感器网络中节能的聚类方案

在无线传感器网络中,节点聚类是一种有效的拓扑控制手段,可以增加网络的可扩展性以及延长网络寿命。LEACH是一个经典的延长网络寿命的聚类协议。提出了一种新颖的聚类策略EECS,它适用于周期性的数据收集应用。在聚类首领选举阶段本策略选取小部分节点参加竞选,采用无迭代过程的局部通信方式,而且总是选取剩余能量较多的节点担任聚类首领。进一步,在聚类建立阶段它创新地使用了一种聚类首领负载均衡的方法。EECS协议具有控制消息开销小,聚类在空间上分布近似均匀,网络能量有效利用率高等特点。模拟结果表明,与LEACH协议在相同假设的基础上,EECS方案延长网络寿命35%以上。     

WSN中能耗均衡的自组织多跳聚类协议研究

针对LEACH协议能耗不均和节点过早死亡的缺陷,提出了能耗均衡的自组织多跳聚类协议。该协议通过在竞争簇首过程中加入能量参量来均衡节点能耗,并完全采用节点自组织的方式构建簇首间的多跳网络,减小了协议开销、避免了外围节点的早死,比传统聚类协议更能适应大规模的传感器网络。仿真实验证明,与已有聚类协议相比,自组织多跳聚类协议能够均衡网络负载,延长网络寿命。     

WSN中负载平衡的LEACH通信协议研究

LEACH协议是无线传感器网络中被广泛应用的聚类协议,但它存在负载不均衡的缺陷.通过分析LEACH协议聚类中节点的能耗情况,建立节点的能耗模型,找出了聚类之间以及节点之间负载不均衡的原因.基于原有协议,提出了一种新的LB-LEACH通信协议.使用OMNET 进行仿真实验,实验结果表明,新协议能够使聚类间的负载更加均衡,减少节点的过早死亡,延长整个网络的寿命.     

多级能量异构传感器网络的负载均衡成簇算法

在多级能量异构无线传感器网络中,节点的初始能量在一定的范围内随机分布,负载均衡和降低能耗是能量异构网络成簇算法的一个重要挑战.现有的分布式成簇算法主要是针对能量同构或二级异构网络设计的,无法实现节点能量多级异构时的负载均衡,因此提出了适用于多级能量异构传感网络的负载均衡成簇算法LBCA(load balance clustering algorithm).LBCA根据传感器网络的能量分布情况选择簇头节,最和实现负载均衡,可以有效地延长网络的稳定周期.簇头选择过程中,当探测区域能量分布均衡时,拥有较低平均通信能耗的节点将优先成为簇头节点,有利于降低探测区域内的总通信能耗;当探测区域能量分布不均衡时,具有较高剩余能量的节点将优先成为簇头节点,有利于实现探测区域内的负载均衡.将LBCA与主要的分布式成簇方案进行了比较,模拟实验结果显示,在多级能量异构传感器网络中,LBCA可以更好地实现负载均衡,极大地提高网络的稳定周期.     

一种全局能量均衡的路由协议

利用分簇技术可以提高无线传感器网络的能量利用及网络的可扩展性。针对分簇技术的能耗不均衡问题提出了一种新的全局能量均衡的路由协议（OEBR）。选取剩余能量较高的部分节点作为候选簇首,通过计算候选簇首到R传播半径中成员节点的聚类相似度（距离）,以聚类相似度作为条件竞争为簇首。提出一种单跳和多跳相结合的通信方式实现簇间通信,根据能量和距离阈值使节点在单跳、多跳模式转换。仿真实验表明,该路由协议有效地平衡了全局能量消耗,并显著地延长了存活时间。     

粒子寻优和最小生成树聚类下的WSN能量优化

为了均衡分簇无线传感器网络节点能量负载,提高网络的能量利用效率,提出了一种粒子寻优和最小生成树聚类规则的能量优化算法（OMST）。该算法为了使得簇头的能量负载能够得到均衡,采用基于粒子寻优的方法来进行适应值求解,通过适应值对比来求得最佳簇头,以减少簇内节点的传输能耗。同时,提出一种最小生成树聚类规则的簇首数量选择方法,该方法基于剩余能量和距离因素来选择最优的簇首数量,在保证数据传输质量的同时最小化网络总能量的消耗量。仿真结果表明,相比一种新型差分进化的无线传感器网络聚类算法和多层节能及距离感知的无线传感器网络聚类算法,OMST算法的节点平均能量效率分别提高了16.7%和6.4%,网络节点存活数量分别提高了24.1%和13.7%。     

基于聚类分析的能耗均衡无线传感器网络分簇算法

为降低并均衡无线传感器网络(WSN)中传感器节点的能量消耗,提出一种基于最优传输距离和K-means聚类的WSN分簇算法。根据层次聚类算法建立聚类特征树,将聚类特征树中的叶节点视为一个簇,并使每个簇控制在最优传输距离内,实现簇内节点的能耗均衡。通过目标函数对K-means聚类簇进行优化,保证簇内节点数目的均匀分布,并在考虑剩余能量和地理位置的基础上完成节点数据传输。实验结果表明,该算法在均衡网络能耗的同时,可有效延长网络生命周期。     

一种分布式高效节能的自适应传感器网络聚类协议

现有的传感器网络拓扑协议未全面考虑节点位置、剩余能量等因素影响,算法的稳定性、能量有效性不足。提出一种分布式高效节能自适应传感器网络聚类协议(DEAC)。该协议通过增加等比能量约束项,利用节点的剩余能量信息,改变候选类首的选择概率,再基于邻居节点候选类首的信息,选择合适的类首。实验结果表明:与LEACH,HEED等拓扑协议相比,DEAC可有效减少网络总能耗、平均网络各节点的能量消耗、延长网络的生存时间,性能超过LEACH,HEED等聚类协议。     

负载均衡的无线传感器网络拓扑控制算法

针对无线传感器网络节点能耗分布不均匀的问题,提出一种负载均衡的拓扑控制算法,该算法将节点看作数据转发节点,把节点间距离和节点剩余能量作为拓扑构建的依据,对剩余能量较少的节点赋予一定的节点度约束,从而均衡网络负载,解决网络中部分节点因负载过重而导致的能耗过大问题,有效延长网络生命期。     

一种可扩展的WSN节能分簇算法

为了减少网络重建所带来的能量消耗,提出一种可扩展的WSN节能分簇算法(AEECA);首先根据节点的剩余能量在全网范围内进行候选簇首的选举,然后普通节点根据候选簇首的价值度、剩余能量、邻居节点数目等因素来选择自己要加入的簇首;当簇内平均剩余能量大于某个阈值时,采用簇内簇首轮换的方式,不需在全网范围重新选择簇首;当新节点申请入网时,根据周围簇首剩余能量、当前负载、位置分布等因素来计算入网许可值,选择许可值最大的簇首加入,并通过簇首分配的预留时隙进行数据传输;仿真结果表明:与LEACH、EEUC等经典分簇算法相比,所提算法可以有效地均衡节点的能量消耗,延长网络的生命周期.     

基于粒子群优化的非均匀分簇路由算法

为了解决无线传感器网络分簇路由算法中存在的“热区”问题和簇头选取问题,设计了一种自适应粒子群优化的非均匀分簇路由算法。首先通过候选节点与汇聚节点之间的距离计算竞争半径并构造出大小不等的多个簇,然后根据簇规模引入优化的粒子群算法,评价节点剩余能量和节点之间的距离等因素选取最终簇头,以剩余能量较多的簇头作为下一跳,形成以汇聚节点为根节点的多跳路由。仿真结果表明,与LEACH算法和EEUC算法相比,所提算法网络生存期分别延长了34%和16%,平均能量消耗分别减少了22%和12%,有效地减少了网络节点的能量消耗。     

基于学习自动机的无线传感网能量均衡分簇算法

优化簇首选择、均衡节点能量负载以延长网络存活时间,一直是无线传感器网络分簇协议研究的重点。针对无线传感器网络节点随机分布的情况,在基于学习自动机(Learning Automata, LA)的ICLA算法基础上,提出一种兼顾节点密度的能耗均衡分簇算法。在簇头选举方面,综合考虑节点剩余能量和节点密度,利用学习自动机与周围环境进行信息交互和动作奖惩,选择出相对较优的簇头;根据簇首与基站距离和其节点密度构造大小非均匀的簇,实现不同位置不同网络疏密程度下簇内和簇间能耗互补均衡;构造了基于簇首剩余能量、簇内节点密度和传输距离的评价函数,并运用贪婪算法选择出最优中转簇首进行多跳传输。仿真实验结果表明,该算法能选择出更为合理的簇头,有效地均衡网络能量负载,延长网络生存时间。     

一种基于最大连通度的双簇头分簇算法

针对最大连通度算法簇头节点负载过重,各簇头间负载极不均衡的问题,提出一种双簇头分簇算法。该算法根据节点度和剩余能量优化簇头选取,提高了网络体系的稳定性。同时剩余能量最大的网关节点作为另一簇头分担一部分节点,即保持了原算法分组投递时延少的优点,又减轻了负载过重簇头节点的负担。通过仿真试验验证,新算法显著延长了网络生命周期。     

一种能量高效的无线传感器网络分簇路由算法

无线传感器网络中节点的能量有限,提高能量的有效性便成为无线传感器网络路由协议设计的首要目标。设计了一种能量高效的分簇路由算法,它提出让候选节点在一定的覆盖范围内以剩余能量为标准来竞选簇头,以使簇头分布均匀;处于簇类交界的节点则根据能量和距离来选择归属的簇头,以平衡网络负载;新算法还采用多跳的簇间通信方式来降低大部分簇头节点的通信负载。仿真结果表明:新算法能够有效降低网络能耗,延长网络生存时间。     

能量高效的无线传感器网络非均匀分簇路由算法

针对无线传感器网络能量有限的问题,提出了一种能量高效的非均匀分簇路由算法.算法中首先通过在"热区"内选举传送节点,有效的解决了"热区"内负载不均衡的问题;非"热区"内的节点根据节点的剩余能量选举簇头,簇头选举结束后其余节点加入到距其最近的簇头中;节点入簇后,基于相似数据的收集策略,寻找符合条件的相似节点,休眠其中部分冗余的节点;改进的算法中不再每轮结束后都重新选举簇头,减少了能量的浪费;最后在数据传输阶段,采用改进的簇内单跳,簇间多跳的通信方式传输数据.仿真结果表明,本算法有效的降低了能量的消耗,改善了传感器网络的性能,提高了网络的生存时间.     

MANET中基于连通支配集的组合权值簇生成算法

对移动Ad Hoc网络(MANET)中的分簇机制进行了研究,提出一种基于连通支配集的组合权值簇生成算法(WCACDS),包括分簇算法和簇结构维护策略。通过节点的移动性、最小平均发射功率、能量消耗速度三方面的组合权值来量化节点的综合性能,利用改进后的求解连通支配集算法对节点分簇,以使性能较强的节点担任簇头,并且减少分簇数量。仿真实验结果表明,所提算法有助于提高网络负载均衡能力,增强网络的健壮性及稳定性。     

基于剩余能量和节点度的无线传感器网络分簇算法*

为了解决无线传感器网络的能量效率问题,提出了一种基于剩余能量和节点度的分簇算法BREND。该算法在簇头选取过程中,通过两轮分簇竞选最终簇头,综合考虑所有节点剩余能量和节点度,避免能量低的节点当选为簇头,并且采用临时簇头退位机制,一跳通信范围内只有一个临时簇头,使簇头分布更加均衡。仿真结果表明,与LEACH和ENCA算法相比,该算法延长了网络生存时间。     

无线传感器网络分布式成簇算法优化

能量异构问题在通信过程中会成为无线传感器网络不可避免的现象,为解决能量负载不均衡问题,对一种适用于能量异构环境的无线传感器网络分布式成簇算法进行改进。算法结合能量水平相对估计因子使高能量节点更易成为簇头;簇间通信时根据通信代价选择单/多跳方式,同时设置低能量的簇拒绝转发其他簇的数据以达到均衡能耗的目的。模拟实验结果表明,新算法能更好的均衡节点能量负载,其能量有效性得到了很大的提高。     

一种适用于煤矿井下无线传感网的能量均衡路由协议

矿井无线传感网的拓扑呈长距离带状,节点间能耗不均问题十分严重。非均匀分簇策略能从全局均衡节点能量负载,在矿井中具有良好的适用性。针对矿井传感网的带状特性提出了一个簇规模自适应调节的能量均衡分簇路由协议。协议根据节点离汇聚点的距离、剩余能量及分布密度来构造规模不等的簇。簇首的竞选以节点相对于周围候选者的能量水平为依据,避免了低能量节点被当选为簇首。簇间多跳路由算法依簇首近似线型的分布特点设计,不但考虑链路能耗最优,亦注重转发节点间的能量均衡。模拟实验结果表明,该路由协议显著平衡了网中节点能耗,延长了网络生存时间。